Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля. Киселев Е.С. - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

Глава 1
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
24
энергии, в связи с чем, в последние годы в промышленности все более широкое
применения находят пьезоэлектрические преобразователи (излучатели).
Пьезоэлектрические излучатели в основе работы имеют пьезоэлектри-
ческий эффект. Сущность его [96] состоит в том, что при определенных типах
кристаллографической симметрии в результате формирования кристалла воз-
никает прямой пьезоэлектрический эффект, когда на гранях кристалла появля-
ются электрические заряды, пропорциональные величине деформации. Имеет
место и обратный пьезоэлектрический эффект, заключающийся в том, что в
кристаллах, помещенных в электрическое поле, возникают внутренние напря-
жения, пропорциональные напряженности поля, при этом под действием элек-
трических зарядов деформируется (изменяются размеры) кристалл.
Под воздействием внешней силы кристаллическая решетка изменяет свое
состояние. Деформация решетки, вызываемая механическим напряжением,
приводит к перераспределению электрических зарядов. Однако не при любом
расположении диполей в кристалле действие механической силы приводит к
деформации, когда изменяется дипольный момент, то есть расстояние между
центрами тяжести разноименных зарядов. Это возможно только при наличии
полярных направлений, которые имеются у кристаллов, не обладающих цен-
тром симметрии.
Пьезоэлектрическими свойствами обладают
сегнетова соль, хлорит натрия, виннокислый калий
и др. Наиболее широкое применение получил кварц
(двуокись кремния SiO
2
). Кристалл кварца пред-
ставляет собой шестигранную призму (рис. 10), к
которой сверху и снизу примыкают шестигранные
пирамиды. У кристалла одна неполярная ось сим-
метрии
Z (оптическая) и три полярных оси Х
1
, Х
2
, Х
3
(электрические). Каждая из них соединяет противо-
положные, но не равнозначные ребра шестигранной
призмы.
При рассмотрении модели структурной ячей-
ки двуокиси кремния (рис. 11, а) можно проследить процесс возникновения
пьезоэлектрического эффекта. При действии внешней силы в направлении
электрической оси
Х ячейка приобретает вид, изображенный на рис. 11, б.
Вследствие этого на одной поверхности возникает положительный заряд, на
другой – отрицательный (прямой пьезоэлектрический эффект). При подведении
противоположных по знаку электрических зарядов (рис. 11, в) наблюдается
растяжение или сжатие ячейки (обратный пьезоэлектрический эффект).
Рис. 10. Кристалл кварца

Страницы